从准层序到米级旋回——层序地层学与旋回地层学相互交融的纽带

层序地层学的基本单位是层序。准层序和准层序组构成了层序的基本结构单元,它们在层序内有规律的空间叠置样式是识别体系域的客观标准。准层序被定义为以海泛面为界的向上变浅序列,但是准层序是一个比较松散的概念,存在问题是对其成因机制研究不足。米级旋回作为旋回地层学的基本单位,定义为数厘米至数米厚的向上变浅的岩相序列,是高频率海平面升降变化的产物,其形成时限为相应的米兰柯维奇天文旋回周期。作为旋回地层学的基本单位,米级旋回以其明确的沉积学涵义和有规律的天文成因机制,是对层序地层学概念体系中的"准层序"的良好补充,对其进行深入研究具有重要的理论意义和应用价值。从准层序到米级旋回这一概念体系的演变,代表了层序地层学与旋回地层学相互交融的纽带。最后介绍旋回地层学的最新进展亚米兰柯维奇旋回,它对精确数字定年具有重大意义。     

米级旋回层序的成因类型及其相序组构特征

与米兰柯维奇旋回存在成因联系的幕式地层堆积作用的结果,是在地层记录中形成各种类型的米级旋回层序。在不同的古地理背景中,受物质来源及沉积动力学背景的控制,故发育具有不同相序组构的不同类型的米级旋回层序。因此,相序组构特征就成为米级旋回层序类型划分的基本准则。地层记录中米级旋回层序的广泛发育,以及它们在长周期层序中的有序垂直叠加形式和地史演化特征,由不同相序组构所反映的成因类型以及由不同类型所指示的沉积动力背景等等,不但表明了米级旋回层序是描述地层结构的基本工作单元,而且是对“准层序”的延展和补充。在海相地层中,不管是碳酸盐岩还是陆源碎屑岩地层,这种厚几厘米至几米的米级旋回层序,大致都可以划分为正粒序和反粒序两种相序组构,正粒序组构主要是潮汐作用的结果,而反粒序主要是以波浪作用为主的浅海环境的产物 不管是正粒序还是反粒序序列,均构成总体向上变浅序列。由此,碳酸盐岩米级旋回层序可划分为L-M型、深水非对称型、潮下型及环潮坪型 碎屑岩米级旋回层序可划分为潮汐动力型及波浪动力型。米级旋回层序的界面是由高频率海平面变化所产生的非沉积作用面,包括瞬时暴露间断面和瞬时加深淹没间断面乃至它们的相关面,这些在区域上延伸较远,甚至。     

米级旋回层序的成因类型及其相序组构特征

与米兰柯维奇旋回存在成因联系的幕式地层堆积作用的结果 ,是在地层记录中形成各种类型的米级旋回层序。在不同的古地理背景中 ,受物质来源及沉积动力学背景的控制 ,故发育具有不同相序组构的不同类型的米级旋回层序。因此 ,相序组构特征就成为米级旋回层序类型划分的基本准则。地层记录中米级旋回层序的广泛发育 ,以及它们在长周期层序中的有序垂直叠加形式和地史演化特征 ,由不同相序组构所反映的成因类型以及由不同类型所指示的沉积动力背景等等 ,不但表明了米级旋回层序是描述地层结构的基本工作单元 ,而且是对“准层序”的延展和补充。在海相地层中 ,不管是碳酸盐岩还是陆源碎屑岩地层 ,这种厚几厘米至几米的米级旋回层序 ,大致都可以划分为正粒序和反粒序两种相序组构 ,正粒序组构主要是潮汐作用的结果 ,而反粒序主要是以波浪作用为主的浅海环境的产物 ;不管是正粒序还是反粒序序列 ,均构成总体向上变浅序列。由此 ,碳酸盐岩米级旋回层序可划分为L—M型、深水非对称型、潮下型及环潮坪型 ;碎屑岩米级旋回层序可划分为潮汐动力型及波浪动力型。米级旋回层序的界面是由高频率海平面变化所产生的非沉积作用面 ,包括瞬时暴露间断面和瞬时加深淹没间断面乃至它们的相关面 ,这些在区域上延伸较远 ,甚至     

沉积盆地的层序和沉积充填结构及过程响应

现代层序地层学的理论发展,把沉积过程纳入到地质演化的时空框架中并与地球的多旋回或节律演化结合研究,形成了一套带有革命性的、在等时地层格架中研究沉积作用的新方法,成为了油气资源等沉积矿产预测勘探的重要工具。沉积盆地的沉积充填可划分出与各级沉积旋回相对应的层序地层单元。追踪对比由不整合面或不整合面及其对应的整合面为界的高级别层序地层单元建立的区域性等时地层格架,对盆地构造古地理再造和油气勘探战略性研究至关重要;追踪四、五级等低级别层序地层单元和体系域建立的高精度层序地层格架,可为重点区域或区带的沉积体系和储集体的沉积构成和分布等的解剖提供精细的地层对比基础。依据沉积基准面的变化,从层序内水进到水退的沉积旋回中可划分出正常水退沉积、强制性水退沉积、水进沉积及垂向加积等成因沉积类型。海相或湖相盆地中三级层序地层单元内均可较好地划分出低位、水进、高位及下降体系域。盆地构造作用、气候变化、海、湖平面升降过程对层序发育的控制作用及沉积响应研究,一直是层序地层学或沉积地质分析领域的研究热点。沉积盆地的层序地层序列演化是盆地地球动力学过程的总体响应。层序地层学把盆地古构造、古地理的变迁纳入到统一的地球演化系统中研究,形成了与区域地球演化史或盆地动力学演化相结合的重要研究领域。多旋回盆地或叠合盆地中多期次的构造变革导致了多个区域性不整合面所分隔的多个构造层序的叠加。注重构造—层序地层的结合分析,揭示盆地的层序地层序列与多期盆地构造作用的成因联系,是构造活动盆地或大型叠合盆地沉积地质演化和油气聚集规律研究的关键。盆地构造作用,如前陆盆地多期次的逆冲挠曲沉降和回弹隆起的构造作用、多幕裂陷过程、多期构造反转等与重要不整合及区域性沉积旋回或层序的形成密切相关;而由气候变化引起的海或湖平面变化是控制高频沉积旋回或低级别层序发育的主要因素。在构造活动盆地中,构造坡折带对沉积体系域和沉积相的发育分布具重要控制作用。     

湖南桃源瓦尔岗剖面层序地层框架下的寒武系第10阶旋回地层学研究

很多地层学与沉积学特征,如显生宙较高的海平面位置以及最高的大气圈二氧化碳含量、全球性温暖的气候(温室效应条件)、后生动物骨骼生物礁的贫乏、三叶虫的主导性、典型的方解石海、SPICE碳同位素事件所代表的大洋缺氧事件和大气圈增氧事件,将寒武纪芙蓉世特征化。经过多年的努力,一个全新的芙蓉统年代地层格架已经得到了系统的确立,芙蓉统可以进一步划分为排碧阶、江山阶和没有得到最后定义的第10阶。湖南桃源县瓦尔岗剖面,以丰富的斜坡相三叶虫的发育著称,是全球寒武系芙蓉统第10阶底界GSSP的候选剖面。为了配合第10阶层型剖面的年代地层学研究,在层序地层学框架内,对该剖面第10期地层为主的地层序列进行了较为系统的旋回地层学研究。基于基本的岩相和沉积相的观察与研究,将该剖面沈家湾组中主要归为第10期的大部分地层归为一个三级沉积层序,并进一步划分为两个四级海平面变化层序;该三级沉积层序大致包含48个准层序级别的六级米级旋回,这些米级旋回常常4个一组构成五级旋回(准层序组)而表现出明显的沉积旋回的1∶4的叠加样式,成为较为典型的米兰柯维奇旋回属性而可以作为代表性的"定时器"。结果表明,第10期地层的形成时限大致为4.80Myr(百万年),稍大于地球化学测年得出的4.10Myr(~495.0-489.5Ma);而且层序界面代表的沉积环境变化要超前于阶的界面代表的生物变化。因此,层序地层学框架内的旋回地层学研究,丰富了瓦尔岗剖面的地层学内容。     

长周期层序形成机制的探索:层序地层学进展之二

将不整合面所限定的地层单位定义为层序,赋予这种层序以"构造旋回"的概念;将"不整合面及其可以对比的整合面"所限定的地层单位定义为"沉积层序",简称为"层序",并将沉积层序的形成过程解释为海平面变化过程。如果将前者作为"构造层序",则这种层序代表了二级层序,新定义的"沉积层序"则属于三级层序。概念的调整和变化意味着层序存在一个级别或序次问题。地质学家长期研究的结果表明,海平面变化主要存在两种基本的驱动机制,一种是由于构造运动所造成的"洋盆体积"的变化,另一种是气候变化所造成的地球极地冰盖消长而最终产生的海水体积的变化;前者所造成的变化以周期长、速度慢为特征,被简称为"构造型海平面变化",后者所产生的变化则以高频率和高速率为特征,被简称为"冰川型海平面变化"。根据上述概念,显生宙可识别出两个一级旋回,并可以进一步划分为6个二级层序(Sloss模型)或13个二级层序(Vail模型),显生宙二级层序划分的差别反映了长周期层序形成机制研究的一些重要变化和进展。对长周期层序形成机制的研究,除了考虑地球本身的构造活动所造成的洋盆体积的变化以外,地质学家们还将一级旋回与银河年旋回对应、二级旋回与银道面旋回对应、三级旋回与奥尔特星系旋回对应起来进行更大范围的思考和探索,也为研究长周期层序形成的最终驱动机制提供了一个重要的思考途径。如果把对Exxon层序地层模式概念体系不协调的研究而产生的各种层序地层模式作为层序地层学的第1个进展,长周期层序形成机制的研究则可以作为层序地层学的第2个进展。包括:(1)把来自于显生宙的一些重要模型和概念应用到前寒武纪,由此在更长的时间框架内探索一级旋回与超大陆旋回的成因联系;(2)二级旋回与地球水圈和大气圈演变的成因关联;(3)进一步总结三级旋回的形成机制。追索这方面的进展,可以更加深入地理解当年Exxon科学家们将层序形成机制归因于海平面变化的初衷以及所包含的科学意义,从而有利于今后的深入研究。     

章丘煤田含煤区石炭二叠煤系层序地层学研究

利用沉积学及层序地层学方法,通过对章丘煤田主要构造单元单井沉积相、层序地层分析,将章丘煤田石炭二叠纪含煤岩系的本溪组、太原组、山西组划分为1个一级盆地层序、2个二级构造层序、3个三级层序。在层序内部识别最大湖泛面或与之相当的沉积转换面,划分体系域,并重点对三级层序的划分进行研究。研究认为：三级层序Ⅰ发育高水位体系域和海侵体系域,主要由潮坪沉积体系、障壁-泻湖沉积体系和碳酸盐台地沉积体系组成;层序Ⅱ发育海侵体系域和高水位体系域,主要由潮坪体系、滨外台地体系和障壁-泻湖沉积体系组成;层序Ⅲ中低水位体系域、海侵体系域、高水位体系域都有较好发育,主要由浅水曲流河三角洲沉积体系组成。     

济阳坳陷下第三系湖相沉积的层序地层学分析

本文按照层序地层学原理,应用多种资料,分析了济阳坳陷地震T2,T6际准层的层序地层学意义,将济阳坳陷下第三系划分成3个二级层序,其中又可以划分出多个三级层序。每个二级层序都可以分成3个体系域:低水位体系域（LST）以盐（膏）岩或灰色泥岩,碳酸盐岩沉积为主;水进体系域（TST）以大套暗色泥岩沉积为特征;高水位体系域（HST）对应于河流 三角洲沉积。湖水面升降与构造运动,古气候及全球性海平面变化有关。3次大的水进期形成的暗色泥岩是主要生油层。低水位近岸（水下）扇、斜坡碳酸盐岩、与三角洲有关的各类砂体是良好的油气储层。层序地层学原理可以应用于湖相沉积。     

陆盆层序地层研究的思路

根据陆相地层层序发育的特点,冲积扇、河流、三角洲或湖泊沉积环境,均受地层基准面控制,地层基准面穿越旋回控制着陆相环境重大层序分布。根据不同时间间隔的基准面穿越旋回序次,可将陆层序划分为盆地充填层序、构造层序、层序、亚层序以及小层序５个级别。每个层序（三级）根据蕨面的波动可划分为基准面上升沉积体系域和基准面下降沉积体系域,然后可进一步根据亚层序组的叠置特性进行细分。     

论陆相层序地层学四分方案的可行性

针对陆相地层发育特点,讨论了层序地层学基本原理在陆相地层中应用的可行性。指出陆相层序发育晚期常出现强制性湖退,从而在湖平面由相对稳定的高水位下降到相对稳定的低水位这段时间内,形成了大型前积地层楔;该强制性地层楔的底界面为整合下超面,顶界面为区域性侵蚀界面。此时不宜按照传统层序地层学的观点将该地层楔的底界面作为层序界面,层序界面划分在该地层楔的顶界面更符合经典层序地层学的理论真谛;强制性湖退地层楔应为陆相三级层序单元内高水位体系域之上的“新”体系域,陆相层序地层三级层序单元应该四分;陆相层序地层四分方案的单元是可识别的,且具有理论意义和实际应用价值。     

冀中中奥陶统高频率旋回层序的基本特征

通过野外实测剖面及路线观察，河北中部中奥陶统马家沟群的高频率旋回可划分为三个级别，并与层序地层学术语可以对比，由低到高为；六级旋回──韵律层；五级旋回──准层序；四级旋回──准层序组。这些由米兰柯维奇驱动力所控制的旋回层序在不同的沉积环境中具有不同岩石组合特征，反映了高频率旋回的沉积模式。     

塔里木盆地东南部石炭系,二叠系沉积与层序特征

塔里木盆地东南部中古炭统一下二叠统是一个顶底为Ⅰ类不整合所限定的二级沉积层序。该层序沉积期，塔里木盆地东南部存在三个古陆，两个浅海海峡，一个半深海斜坡。随着海面上升－静止－下降于不同部位形成了不同沉积体系及组合。海进体系域由中上石炭统的滨岸破坏性三     

High‐resolution sequence stratigraphy of the Maastrichtian‐Ypresian succession along the eastern scarp face of Kharga Oasis,southern Western Desert,Egypt

A thick Maastrichtian‐Ypresian succession, dominated by marine siliciclastic and carbonate deposits of the regionally recognized Nile Valley and Garra El‐Arbain facies associations, is exposed along the eastern escarpment face of Kharga Oasis, located in the Western Desert of Egypt. The main objectives of the present study are: (i) to establish a detailed biostratigraphic framework; (ii) to interpret the depositional environments; and (iii) to propose a sequence stratigraphic framework in order to constrain the palaeogeographic evolution of the Kharga sub‐basin during the Maastrichtian‐Ypresian time interval. The biostratigraphic analysis suggests the occurrence of 10 planktonic zones; two in the Early Maastrichtian (CF8b and CF7), four in the Palaeocene (P2, P3, P4c and P5) and four in the Early Eocene (E1, E2, E3 and E4). Recorded zonal boundaries and biostratigraphic zones generally match with those proposed elsewhere in the region. The stratigraphic succession comprises seven third‐order depositional sequences which are bounded by unconformities and their correlative conformities which can be correlated within and outside Egypt. These depositional sequences are interpreted as the result of eustatic sea‐level changes coupled with local tectonic activities. Each sequence contains a lower retrogradational parasequence set bounded above by a marine‐flooding surface and an upper progradational parasequence set bounded above by a sequence boundary. Parasequences within parasequence sets are stacked in landward‐stepping and seaward‐stepping patterns indicative of transgressive and highstand systems tracts, respectively. Lowstand systems tracts were not developed in the studied sections, presumably due to the low‐relief ramp setting. The irregular palaeotopography of the Dakhla Basin, which was caused by north‐east to south‐west trending submerged palaeo‐highs and lows, together with the eustatic sea‐level fluctuations, controlled the development and location of the two facies associations in the Kharga Oasis, the Nile Valley (open marine) and Garra El‐Arbain (marginal marine).     

可容纳空间概念在陆相断陷盆地层序分析中的应用——以渤海湾盆地下第三系为例

以渤海湾盆地下第三系为例,将可容纳空间概念应用于陆相断陷盆地层序成因分析和层序划分。陆相断陷盆地层序、准层序组和准层序的发育过程和基本特征,可分别根据二级、三级和四级幕构造沉降过程中新增可容纳空间与同期沉积物供给体积的对比关系解释,层序边界和体系域分界面的形成条件亦可通过分析可容纳空间变化加以描述和认识。由可容纳空间演变特点分析,引出了一个新概念———可容纳空间转换面,并用于识别层序边界和体系域分界面。     

雪峰古陆边缘上石炭统露头层序地层

雪峰古陆边缘沅陵地区的上石炭统岩性特殊,以灰岩为主平白云质灰岩、砾屑灰岩与砾岩、砂岩相互成层,交替出现,因此,相对海平面升降变化在这种类型沉积中表现明显,利用层序地层的研究。上石炭统为１个三级层序,底部以Ｉ型层序与震旦系留茶坡组硅质岩接触;顶部仍以Ｉ型层序边界与下二叠统黔阳组成邻。包括低水位体系域、海进体系域和高水位体系域;依据准层序的叠是分为两个准层序组,即海进体系域和高水位体系域。     

柴北缘地区层序格架下的沉积特征

中国中西部含油气沉积盆地大多具有前陆盆地层序组合特征,可以识别出前陆层序和非前陆层序。柴达木盆地柴北缘层序地层格架主要包括非前陆层序的侏罗系和古近系以及前陆层序的新近系。通过井剖面层序分析结合有限的地震剖面,可以对柴达木北缘侏罗系划分7套III级层序。古近系—第四系划分11套III级层序。侏罗系属于非前陆期沉积,新近系属于前陆期沉积。通过柴北缘地区层序框架下沉积特征的解剖,表明柴北缘地区非前陆期遗迹化石以缺氧环境化石群为主,沉积相以河流-湖沼体系为特征。前陆期遗迹化石以陆相氧化河湖相环境化石群为主,湖退体系域(RST)冲积扇-河流三角洲-滨浅湖相沉积体系非常发育。柴达木盆地的沉积层序表现为受构造强烈活动和气候变化的影响,强烈活动期潮湿气候下层序表现为山前带发育进积式准层序组,凹陷区形成退积式准层序组。干旱气候配合下的层序表现为多物源更加明显,山前带沉积物供应更加迅速,且沉积中心迁移强烈。     

渤海湾盆地东营凹陷始新世三角洲供给型重力流地震沉积学研究*

陆相盆地三角洲前端滑塌型重力流砂岩因富含油气而广受关注,其厚度薄、面积较小、期次多,储集层预测难度大,长期以来制约了油气的精细勘探开发。利用全覆盖三维地震资料和已有钻孔信息,对东营凹陷东辛地区始新世三角洲—重力流沉积体系开展了以层序地层学和沉积学研究为基础的地震沉积学研究。研究表明,沙三中亚段对应二级基准面下降背景的三级层序,以6期大规模高位域三角洲(第5准层序组—第10准层序组)的发育为特征。以第8准层序组为例,以四级层序为研究单元落实了来自不同物源的3个三角洲—重力流沉积体系;再根据地层切片进一步分期落实了其内部薄砂岩储集层的空间分布。地层接触关系特殊,地层厚度和岩性的横向变化剧烈,导致三角洲—重力流发育区地震波速纵横向变化较大。基于目的层精细标定的相位调整成为地震沉积学研究的基础,四级层序(而不是体系域或层序)的约束成为保障地层切片等时性的关键。研究结果表明,四级层序约束下的地震沉积学研究,为三角洲前端滑塌型重力流薄砂岩储集层的横向预测提供了有效的技术支撑,也为恢复深水重力流发育区沉积过程、深化重力流沉积规律奠定了基础。     

Early Miocene lacustrine deposits and sequence stratigraphy of the Ermenek Basin,Central Taurides,Turkey

The lacustrine Ermenek Basin evolved as a SE-trending intramontane graben affected by strike–slip deformation, with the initial two lakes merging into one and receiving sediment mainly through fan deltas sourced from the basin's southern margin. The northern margin was a high-relief rocky coast with a wave-dominated shoreline. The Early Miocene lacustrine sedimentation was terminated by a late Burdigalian marine invasion that drowned the basin and its surroundings. The lacustrine basin-fill succession is up to 300 m thick and best exposed along the southern margin, where it consists of four sequences bounded by surfaces of forced regression. The offshore architecture of each sequence shows a thin lowstand tract of shoreface sandstones overlain by a thick transgressive systems tract of mudstones interbedded with sandy tempestites and delta-derived turbidites, which form a set of coarsening-upward parasequences representing minor normal regressions. The corresponding nearshore sequence architecture includes a thick lowstand tract of alluvial-fan deposits overlain by either a well-developed transgressive systems tract (backstepping parasequence set or single fan-deltaic parasequence) and poorly preserved highstand tract; or a thin transgressive tract (commonly limited to flooding surface) and a well-developed highstand tract (thick fan-deltaic parasequence). The sequences are poorly recognizable along the northern margin, where steep shoreline trajectory rendered the nearshore system little responsive to lake-level changes. The resolution of local stratigraphic record thus depends strongly upon coastal morphology and the character of the depositional systems involved.The sequential organization of the basin-fill succession reflects syndepositional tectonics and climate fluctuations, whereas the lateral variation in sequence architecture is due to the localized sediment supply (deltaic vs. nondeltaic shoreline), varied coastal topography and differential subsidence. The study points to important differences in the sequence stratigraphy of lacustrine and marine basins, related to the controlling factors. A crucial role in lacustrine basin is played by climate, which controls both the lake water volume and the catchment sediment yield. Consequently, the effects of tectonics and the dynamics of changes in accommodation and sediment supply in a lacustrine basin are different than in marine basins.